ГЕРМЕТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ПАКЕТОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Советский патент 1972 года по МПК G21C19/34 

Изобретение относится к методам регенерации отработанного ядерного топлива.

Известный термический способ вскрытия пакетов ТВЭЛ с окисньпм топливом и оболочками из нержавеющей стали заключается в следующем. Сборку ТВЭЛ нагревают в инертной среде до температуры выше температуры плавления нержавеющей стали (1400-1500 С) и затем отделяют расплавленную сталь от твердого топлива. Чтобы применить этот способ для вскрытия оксидных ТВЭЛ с циркониевыми оболочками нужно, чтобы процесс осуществлялся при температуре выше 1860°С- температуры плавления циркониевого сплава. Однако при такой температуре цирконий хорошо смачивает двуокись урана и интенсивно взаимодействует с ней, что не позволяет отделить топливо от расплава. Кроме того, процесс вскрытия ТВЭЛ при температуре выше 1850°С связан с большими техническими трудностями.

Предлагаемый способ заключается в том, что сборку ТВЭЛ предварительно помещают в контейнер из железа (Ст. 3), которое служит твердой присадкой. Вес контейнера составляет 15-25% от веса циркониевых деталей сборки. Сборку в контейнере нагревают в вакууме или в аргоне до температуры 1000- 1300°С. При температуре около 1000°С начинается контактное плавление циркониевого

сплава и железа в местах соприкосновения сборки ТВЭЛ с контейнером, затем полностью расплавляются все конструкционные детали сборок и контейнер. В результате взаимодействия циркониевого сплава с твердой присадкой при температуре около 1000°С образуется расплав, обладающий новыми физико-химическими свойствами.

При этом температура плавления полученного сплава (1000°С) значительно ниже температуры плавления конструкционного материала оболочки (1850°С), а полученный расплав при температуре до 1300°С не смачивает окисное ядерное топливо и практически с ним не взаимодействует.

Эти свойства полученного сплава позволяют осуществить процесс вскрытия окисных ТВЭЛ с циркониевыми оболочками и достаточно полно отделить топливо от сплава фильтрованием при температуре 1000-1300°С.

После расплавления всех металлических деталей сборки и контейнера продукты плавки отстаивают и расплав отфильтровывают от твердой двуокиси урана. 3 Предмет изобретения Термический способ вскрытия пакетов тепловыделяющих элементов с отделением топлива от конструкционных материалов путем нагрева в атмосфере инертного газа до температуры плавления оболочек, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности проведения процесса при более низких температу4рзх, исключения смачиваемости двуокиси урана, пакет тепловыделяющих элементов помещают в контейнер, выполненный из железа в количестве 15-25% от веса конструкционных деталей пакета тепловыделяющих элементов и выполняющий роль твердой присадки, и ведут процесс вскрытия в вакууме или инертной среде при температуре 1000-1300°С.